1 стр. из 1

В настоящее время в России стальные профилированные настилы для покрытий и перекрытий зданий и сооружений выполняют из гофрированных листовых профилей с трапециевидными гофрами, изготавливаемыми в основном по ГОСТ 24045 [1].

Эти профили выполняются из рулонной оцинкованной стали любой степени раскисления (по ГОСТ 380, групп ХП и ПК), с цинковым покрытием первого класса с двух сторон (по ГОСТ 14918). Ширина заготовки для стандартных листовых профилей принята от 1 100 мм до 1 400 мм при ее толщине от 0,6 до 1 мм, что обусловлено технологическими возможностями профилегибочных станов, используемых большинством отечественных производителей.

В связи с этим высота гофров стандартных листовых профилей не превышает 114 мм,что ограничивает область их эффективного применения: например, несущая способность настила из профилей Н114-600-1, имеющих более высокие геометрические характеристики, чем остальные стандартные профили, не позволяет применять его для несущего настила покрытия при пролетах 6 м и более к расчетной снеговой нагрузке 240 кгс/кв. м, соответствующей IV снеговому району (по СНиП 2.01.07-85*).

Расширение сортамента гофрированных листовых профилей за счет новых, более высоких профилей необходимо также в связи с увеличением на 12–26 % нормативных снеговых нагрузок, от которых зависит прогиб профилированных настилов.

Профилированные стальные настилы применяют также при устройстве стале-железобетонных перекрытий в качестве несъемной опалубки монолитной плиты. Использование профилей существующего сортамента, а также профиля Н80А-674, выпускаемого Челябинским заводом профилированного стального настила для армирования монолитной плиты в качестве внешней рабочей арматуры, нецелесообразно, так как не обеспечивает требуемого сцепления настила с бетоном плиты в процессе ее эксплуатации.

В связи с этим вопрос о разработке новых эффективных типов профилированного настила для покрытий и междуэтажных перекрытий является актуальным в настоящее время.

Ниже рассматриваются два новых листовых гофрированных профиля — СКН157-800 и Н60В-845, разработанные ЦНИИПСК им. Мельникова и изготавливаемые ГК «Стальные конструкции» (Рязань) с помощью отечественного оборудования.

Профилированный настил марки СКН-157

Изготовление профилей СКН-157 производится в соответствии с техническими условиями (ТУ1122-141-02494680-2003) из рулонной оцинкованной стали шириной 1 600 мм группы ХП или ПК по ГОСТ 14918.
Рулонная сталь для этих профилей может быть следующих марок: 08, 08пс, БСт1, БСт2, БСт3, любой степени раскисления, с гарантированным пределом текучести не менее 230 МПа и толщиной от 1,1 до 1,5 мм.
Для изготовления профилей СКН-157допускается применять рулонные стали с повышенными прочностными свойствами (пределом текучести до 350 МПа) при относительном удлинении не менее 20 % или импортные стали, отвечающие требованиям к сталям группы ХП поГОСТ 14918.

В России горячеоцинкованные рулонные стали группы ХП для профилей СКН-157 поставляются Новолипецким и Магнитогорским металлургическими комбинатами.
Расчетные геометрические характеристики профилей СКН-157 приводятся в ТУ 1122-141.

Значение моментов инерции и моментов сопротивления профилей определены с  учетом рабочей площади плоских участков узких и широких полок при продольном сжатии. Ширина рабочей части этих участков принималась равной 40 t при определении моментов сопротивления и 60 t при определении моментов инерции (t — толщина  стали профиля без учета толщины цинкового покрытия).
Благодаря  двухступенчатой форме сечения стенок гофров местная устойчивость их плоских участков обеспечена при продольном сжатии в пролете и на промежуточных опорах неразрезного изгибаемого настила.

Для оценки несущей способности и жесткости профилированного настила из профилей СКН-157 при поперечном изгибе были выполнены расчеты и проведены испытания натурных образцов настила.

Образцы в виде одиночного профиля СКН-157 из оцинкованной стали толщиной 1,2 мм испытывались по однопролетной и неразрезной двухпролетной схемах при пролетах 6 и 3 м, соответственно. Образец располагался узкими полками профиля вниз и крепился на опорах  в каждой волне к стальному элементу шириной 100 мм с помощью самонарезающих винтов (фото 1).

Фото 1. Общий вид образца СКН 157 перед испытаниями

Однопролетные образцы испытывались равномерно распределенной нагрузкой, создаваемой с помощью одинаковых стальных листов массой 44,5 кг каждый или мешками с песком по 25 кг. Нагрузка увеличивалась ступенями по 30–60 кг/м, и после приложения каждой ступени измерялись прогибы в середине пролета прогибомерами Максимова с точностью 0,1 мм. Нагрузка увеличивалась до потери несущей способности профиля.

Прогибы увеличивались пропорционально приложенной нагрузке до ее значения, составляющего 60 % от предельной нагрузки. Расчетные и экспериментальные значения прогибов при этом практически совпадали.

При большей нагрузке линейная зависимость нагрузка-прогиб нарушалась, прогибы нарастали быстрее, а при нагрузке около 510 кг/м (соответствующей 625 кг на кв. м настила) образец потерял несущую способность после потери устойчивости широких полок профиля около середины пролета.

Испытания двухпролетных образцов проводились для определения критической поперечной силы, вызывающей потерю устойчивости стенок гофров над средней опорой.

Испытательная нагрузка состояла из двух линейно распределенных нагрузок, проложенных поперек образца в пролете на расстоянии 0,4 м по обе стороны от средней опоры. Нагрузка увеличивалась ступенями по 100–120 кг/м, после приложения которых измерялись изменения высоты стенок гофров над средней опорой с помощью индикаторов часового типа с точностью 0,01 мм.

При сосредоточенной нагрузке около 700 кгс на каждую стенку трех гофров профиля их высота снизилась примерно на 5,0 мм,а после приложения следующей ступени нагрузки все степени профиля потеряли местную устойчивость над средней опорой.
Максимальная суммарная нагрузкана профиль на средней опоре составила 4,2 тс.

Для увеличения предельной критической силы стенок гофров над средней опорой надопорный участок профиля усилялся вкладышем из отрезка профиля той же марки длиной около 500 мм, расположенным симметрично относительно середины опоры.
Нагружение надопорного участка усиленного профиля и фиксация деформаций стенок его гофров над средней опорой проводились по указанной выше методике.

Значение критической испытательной нагрузки для надопорного сечения усиленного профиля составило около 6 тс при снижении высоты стенок от 3 до 5 мм, т. е. несущая способность профиля на смятие стенок над средней опорой увеличилась не менее чем на 40 % после местного усиления с помощью вкладыша.

Профилированный настил марки Н60В-845

Новый профиль Н60В-845 предназначен для внешнего армирования монолитных плит сталежелезобетонных перекрытий.
Размеры поперечного сечения этого профиля идентичны размерам стандартного профиля Н60-845, по ГОСТ 24045-94, но отличается от последнего тем, что на стенках гофров профиля Н60В-845 выполнена зигзагообразная выштамповка глубиной 2–3 мм по всей длине профиля (фото 2).

Фото 2. Профиль Н60В-845 с выштамповками на гофрах (видны анкерные упоры Hilt на опорах)

Такая выштамповка должна обеспечивать совместную работу монолитного бетона и стального профилированного настила из новых профилей на стадии эксплуатации композитной плиты перекрытия (см. АC 1760045 А1/Е04 С5/03 «Арматура для монолитных железобетонных плит»).

Фото 3. Индикаторы для определения сдвига бетона плиты относительно настила

Для оценки эффективности работы профилей Н60В-845 в качестве рабочей арматуры железобетонных плит в ГК «Стальные конструкции» были проведены натурные испытания серии образцов плит по методике, разработанной в ЦНИИПСК им. Мельникова.
Образцы в виде плиты длиной 3,2 м и толщиной 110 мм состояли из профиля Н60-845-0,7 или Н60В-845-0,7, уложенного на него бетона плотностью 2250 кг/куб. ми противоусадочной арматурной сетки В-500Ф5 100х100, уложенной в слое бетона толщиной 50 мм над верхними полками профиля (фото 4).

Фото 4. Общий вид композитной плиты с профилем Н60-845 под нагрузкой

Призменная прочность бетона в образцах — 320 кгс/кв. см, расчетное сопротивление стали профиля — 2 300 кг/кв. см.
Взаимный сдвиг бетона и профиля в изгибаемой плите фиксировался системой индикаторов по торцам (фото 3).
Испытанные образцы включали четыре типа стале-железобетонных плит:
 -  со стандартным профилем Н60-845-0,7 по ГОСТ24045;
 -  с профилем Н60-845-0,7 и упорами Hilti на опорах;
 -  с профилем Н60В-845-0,7, имеющим зигзагообразные выштамповки на стенках гофров;
 -  с профилем Н60В-845-0,7 и анкерными упорами Hilti на опорах.
 
В плитах отсутствовала рабочая стержневая арматура в растянутой зоне кроме листовой арматуры в виде стального профиля. Сравнение основных результатов испытаний приводится в таблице 1.

Табл. 1. Сравнение результатов испытаний и расчета композитной плиты на поперечный изгиб

Анкерные упоры X-HVB фирмы Hilti в виде гнутых уголков с ребрами жесткости применяются для обеспечения совместной работы монолитной плиты со стальными балками сталежелезобетонного перекрытия [1].

Испытания показали, что при использовании настила из профилей Н60В-845 в качестве несъемной опалубки монолитной плиты и одновременном применении упоров X-HVB на ее опорах такой настил можно учитывать как рабочую внешнюю арматуру периодического профиля, используемую с коэффициентом условия работ лс=0,8 на стадии эксплуатации перекрытия. В этом случае разрушение плиты происходит без ее расслоения при минимальном сдвиге бетона относительно стального настила (фото 4).

Литература
1. Перекрытия сталежелезобетоные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование. Стандарт организации ЦНИИПСК им. Мельникова, ЗАО «Хилти Дистрибьюшн Лтд.». Москва, 2005.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!